基于ARM的流量计大容量存储功能的实现

　　0　引言

　　嵌入式系统最初的应用是基于单片机的。随着嵌入式技术的不断发展,具有更高性能、功能强大和意义更广泛的嵌入式产品开始出现。这些真正意义上的嵌入式系统具有速度高、容量大、扩充性能良好、实时性强、并可执行多任务操作系统的特点。嵌入式系统可以完成如网络通信、USB接口、大容量存储等多种功能,因而在仪表行业开始受到重视。随着集成电路的发展,32位处理器的价格不断下降,人们开始用嵌入式系统取代传统的单片机以提高产品性能。为此,设计了基于ARM嵌入式系统的流量计,可以实现大容量的结构化数据存储,并具有良好的数据接口。

　　1　ARM嵌入式系统简介

　　嵌入式系统的核心是嵌入式微处理器。在嵌入式系统领域,目前ARM处理器占据高性能、低功耗、低成本的嵌入式应用领域的领先地位。ARM(advancedRISCmachine)公司于1990年11月成立于英国,1991年推出首个嵌入式RISC核心-ARM6TM系列处理器,其主要优势在于简单的设计和高效的指令集。此后,ARM的知识产权产品和授权用户都急剧扩大,目前被公认为是业界领先的32位嵌入式RISC微处理器结构,在汽车、消费、网络、存储和工业控制等领域得到广泛应用。

　　在ARM公司的系列产品中,ARM7TDMI是低功耗的32位核,适用于实时环境。它同时拥有16位压缩指令集Thumb,支持在片调试,能产生全64位结果的增强型乘法器,嵌入式ICE硬件提供在片断点和调试点支持,这些都为产品的开发提供了很好的环境。国内用得普遍的基于ARM7TDMI核的处理器是韩国SAMSUNG公司的S3C44B0X芯片,它的片上资源非常丰富,在体积小的情况下集成了总线接口、常用设备的控制器、各种外设等器件,其中包括:2.5V供电的ARM7TDMI CPU内核带8KBCache;外部存储控制器(支持FP/EDO/SDRAM/ROM);LCD控制器(最高可至256色DSTN);2通道UART(支持IrDA1.0和16-byte FI-FO);1通道SIO接口和看门狗定时器(WDT);1通道IIC-BUS控制器;1通道IIS-BUS控制器;71个通用I/O端口和8通道外部中断输入;正常、低速、闲置和停止4种电源控制模式;8通道10-bit ADC输入;带日历功能的实时时钟(RTC)。

　　本文流量计的开发选用S3C44B0X作为处理器,能完成多种任务,并且有较短的中断响应时间和可扩展的处理器结构,具有较强的保护功能,功耗很低。S3C44B0X是32位处理器,可以实现大容量的数据存储。

　　2　Flash ROM与大容量存储的实现

　　在流量测量系统中,除了要求具有瞬时流量指示和积算功能外,还要求知道流量随时间变化的关系,这就需要记录大量的实时数据。实现的方法是在流量二次表中加入微电子存储器。以往这类存储器一般是E2PROM,现在开始使用Flash ROM进行大容量存储。Flash ROM相比E2PROM具有更大容量、可擦可次数多,保存时间更长的特点,在基于嵌入式系统的开发中,大都选用Flash ROM进行数据存储,它可以同时保存系统配置文件、用户程序和数据库文件。本文基于ARM嵌入式流量计开发选用的Flash ROM是AMD公司的Am29LV160DB芯片,它是采用3·0V供电、16MB、可变扇区结构的Flash ROM,每个扇区最低可擦写一百万次,读取时间只有70ns,在高温下数据可保存20年。Am29LV160DB有35个扇区(SA0~SA34),SA0扇区为16k字节空间,SA1和SA2扇区为8k字节空间,SA3扇区为32k字节空间,其余扇区均为64k字节空间,这种结构方式有利于优化内存分配。为消除总线竞争,芯片有独立的片选使能(CE#)、写使能(WE#)和输出使能(OE#)控制端口。为保护片内数据或程序Am29LV160DB具有扇区保护和解保护功能。当处于扇区保护功能状态时,片内任何扇区都不能进行编程和擦除操作,这对保证数据安全很有效。